CN106657992B - 一种自适应检测和调整双摄光轴的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应检测和调整双摄光轴的装置及方法，包括一个平行光管、一个置于平行光管前端的测距相机、两个设置在平行光管两侧的LED靶标，计算机、双六轴精密调节装置。摄像头模组被分别卡放到六轴精密调节装置上；两个摄像头模组对平行光管中星点和两个LED靶标同时进行成像，计算机计算两个摄像头模组光轴与平行光管中心轴、两个LED靶标的连线方向的偏角，调节使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管中心轴、传感器像素阵列方向分别平行于两个LED靶标的连线方向；测距相机对两个摄像头模组成像，同时调节两个摄像头模组的位置，使两个摄像头模组间距一定；最后对两个摄像头模组位置进行固化。本发明能实现双摄模组的主动对准，准确度更高。

Description

一种自适应检测和调整双摄光轴的装置及方法

技术领域

本发明属于双摄模组技术领域，涉及一种自适应检测调整双摄模组相对位置的装置，具体涉及采用平行光管、LED靶标及测距相机来检测并调整双摄像头的镜头光轴、传感器像素阵列方向以及相对距离的装置及方法。

背景技术

目前双摄像头已越来越广泛地应用在很多电子产品上，仅手机上的需求量每年就有15-20万个，双摄像头是将两个单摄像头组装并固定在支架上，需保证两个摄像头模组的光轴相互平行。但目前双摄像头模组的供应链还未成熟，精度和效率较低是两个主要的问题。信利光电股份有限公司提出首先用双摄像头拍摄一张表格图片，再结合两模组各自坐标轴的建立，通过算法得出两摄像头偏移的角度，然后固定某一个摄像头模组(主摄像头模组)，通过三轴调节机构调节第二个摄像头模组(副摄像头模组)的三个坐标轴使偏角为零，从而得到光轴平行的双摄像头。在此方法中，只调整副摄像头模组的位置，使之与主摄像头模组的光轴平行，主摄像头模组的位置精确度没有检测和调整，假设主摄像头偏斜角度较大，此装置中的三轴调节机构可能超出行程，导致双摄模组只能作废；另外此方法中没有考虑到传感器像素阵列方向平行性和两个摄像头模组之间距离的把控。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种自适应检测和调整双摄像头光轴的方法及装置。该发明采用平行光管、LED靶标和测距相机完成两个摄像头模组镜头光轴、传感器像素阵列方向和相对距离的检测，然后用两个六轴精密调整装置同时调节两个摄像头模组的位置，最后固化完成双摄模组的组装。

作为一种自适应检测和调整双摄光轴的装置和方法，本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，包括一个平行光管、一个置于平行光管前端的测距相机、两个设置在平行光管两侧的LED靶标和两个与测距相机相距并对应的摄像头模组，摄像头模组与计算机相连，摄像头模组上分别设有六轴精密调节装置；其中：

平行光管，用于检测两个摄像头模组光轴的平行性；

LED靶标，用于检测两个摄像头模组传感器像素阵列方向的平行性；

测距相机，用于检测两个摄像头模组的中心距离；

所述两个摄像头模组对平行光管中星点进行成像，使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管中心轴；两个摄像头模组分别对两个LED靶标成像，使两个摄像头模组的传感器像素阵列方向分别平行于两个LED靶标连线；测距相机对两个摄像头模组进行成像，并通过双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的位置，使两个摄像头模组之间的距离一定。

本发明装置的进一步特征在于：

所述平行光管的口径可覆盖两个摄像头模组通光口径。

所述平行光管上设有可更换的分划板，以模拟摄像头模组对不同距离的星点成像。

所述平行光管能够模拟无穷远和有限远距离的星点。

所述摄像头模组的传感器像素阵列方向为其感光元件CCD或CMOS的感光单元的横向和纵向排列方向。

摄像头模组与相对应的采集卡相连，能够在计算机上显示摄像头模组采集的图像。

所述LED靶标对称或非对称分布在平行光管两侧，两个摄像头模组能分别同时拍摄到两个LED靶标的图像。

所述平行光管、LED靶标和测距相机分别安装在不同高度平面上。

相应地，本发明给出了一种自适应检测和调整双摄光轴的方法，包括下述步骤：

1)点亮两个摄像头模组；

2)开启平行光管，调整平行光管的位置至平行光管中星点模拟一无穷远目标，利用计算机记录星点在两个摄像头模组传感器靶面的像素坐标值；

3)计算机利用软件算法计算出两个摄像头模组的镜头光轴分别与平行光管中心轴的夹角，得到两个摄像头模组镜头光轴相对于平行光管中心轴的偏角值；

4)利用双六轴精密调节装置分别对两个摄像头模组的位置进行调节，使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管中心轴；

5)两个摄像头模组分别对两个LED靶标成像，记录两个LED靶标和在摄像头模组靶面上的像素坐标；

6)计算机利用软件算法计算出两个摄像头模组传感器像素阵列排列方向与LED靶标连线的方位偏移量；

7)利用双六轴精密调节装置分别调节两个摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组的传感器像素阵列方向分别平行于LED靶标的连线方向；

8)开启测距相机，对两个摄像头模组成像，在计算机上采集图像；

9)利用特征提取、高斯滤波和轮廓检测图像处理方法对两个摄像头模组的中心位置坐标值进行提取，得到两个摄像头模组的中心距离；

10)利用双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组之间的距离一定；

11)完成两个摄像头模组位置的检测和调整，最后对两个摄像头模组位置进行固化。

本发明方法的进一步特征在于：

所述方法除了同时调整两个摄像头模组的位置外，同样可以实现以某一精准放置的摄像头模组为基准，调节另一摄像头模组的位置使第二摄像头模组的光轴、传感器像素阵列方向与第一摄像头模组的光轴、传感器像素阵列方向平行，使两个摄像头模组之间的距离一定。

所述调整顺序既可在每一步检测完成后对两个摄像头模组调整，也可在全部检测完成后对两个摄像头模组同时调整。

本发明的有益效果是：

1.本发明中的摄像头模组是对平行光管中的星点成像，而非表格图片，利用平行光管直接检测双摄模组的光轴方向，消除了多次参量的中间转换，无中间影响因子，精度更高，且平行光管可模拟不同位置星点的成像，可避免表格图像的单一性问题；

2.能同时调整两个摄像头模组的位置，避免了以某一个摄像头模组的位置为基准调整另一个摄像头模组的位置可能出现的超出行程的问题，解决了以主摄像头为基准调节副摄像头位置产生的偏差；

3.能同时完成摄像头模组传感器像素阵列方向和两个摄像头模组之间距离的检测和调整，能实现双摄模组高准确度的主动对准，准确度更高。

附图说明

图1是自适应检测和调整双摄光轴装置的原理图(主视)；

图2是自适应检测和调整双摄光轴装置的原理图(俯视)。

图中：1是平行光管，2是测距相机，3是1#LED靶标，4是2#LED靶标，5是第一摄像头模组，6是第二摄像头模组，7为第一摄像头模组的六轴精密调节装置，8为第二摄像头模组的六轴精密调节装置。

图2中：1是平行光管，2是测距相机，3是1#LED靶标，4是2#LED靶标，9是摄像头模组A视场，10是摄像头模组B视场。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

如图1、图2所示，该自适应检测和调整双摄光轴装置的核心部件包括一平行光管1，一个置于平行光管1前端的测距相机2，两个设置在测距相机2两侧的1#LED靶标3和2#LED靶标4，和两个与测距相机2相距并对应的第一摄像头模组5、第二摄像头模组6，第一摄像头模组5、第二摄像头模组6与计算机相连，第一摄像头模组5、第二摄像头模组6上分别设有第一摄像头模组的六轴精密调节装置7、第二摄像头模组的六轴精密调节装置8，对两个摄像头模组5和6的相对位置进行检测和调整。图2中，9是摄像头模组A视场，10是摄像头模组B视场。其中：平行光管的口径可覆盖两个摄像头模组通光口径，平行光管上设有可更换的分划板，以模拟摄像头模组对不同距离的星点成像，平行光管用于检测双摄光轴的平行性。LED靶标用于检测双摄模组传感器像素阵列方向的平行性，测距相机用于检测双摄模组的中心距离。摄像头模组的传感器像素阵列方向为其感光元件CCD或CMOS的感光单元的横向和纵向排列方向。其中，摄像头模组与相对应的采集卡相连，能够在计算机上显示摄像头模组采集的图像。

利用平行光管首先模拟一无穷远星点目标，摄像头模组对平行光管中星点进行成像，记录星点在摄像头模组传感器靶面上的像素位置，得到两个摄像头模组光轴分别与平行光管中心轴的夹角，然后双六轴精密调节装置分别对两个摄像头模组的位置进行调节，使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管中心轴；摄像头模组分别对两个LED靶标成像，记录两个靶标在摄像头模组传感器靶面上的像素位置，计算出两个摄像头模组传感器像素阵列方向与LED靶标连线的方位偏差角度，然后利用双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的位置，使两个摄像头模组的传感器像素阵列方向分别平行于LED靶标连线；测距相机对两个摄像头模组进行成像，利用图像处理的方式提取两个摄像头模组中心点坐标值，可计算出两个摄像头模组的中心距离，利用双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的位置，使两个摄像头模组之间的距离一定。

在该装置中，LED靶标对称或非对称分布在平行光管两侧，两个摄像头模组能分别同时拍摄到两个LED靶标的图像。平行光管、LED靶标和测距相机分别安装在不同高度平面上。

本发明具体方案的实现步骤：

1)点亮双摄模组；

2)开启平行光管，调整平行光管的位置至平行光管中星点模拟一无穷远目标，利用计算机记录星点在摄像头模组传感器靶面的像素坐标值；

3)计算机利用软件算法算出摄像头模组的镜头光轴分别与平行光管中心轴的夹角，得到两个摄像头模组镜头光轴相对于平行光管中心轴的偏角值；

4)利用双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管的中心轴；

5)两摄像头模组分别对两个LED靶标成像，记录两个靶标在摄像头模组传感器靶面的图像坐标；

6)计算机利用软件算法算出两个摄像头模组的传感器像素阵列方向与两个LED靶标连线方向的方位偏移量；

7)利用两个六自由度调节装置同时调整摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组的传感器像素阵列方向分别平行于LED靶标的连线方向；

8)开启测距相机，对两个摄像头模组成像，在计算机上采集图像；

9)利用特征提取、高斯滤波、轮廓检测等图像处理方法对两个摄像头模组的中心位置坐标值进行提取，得到两个摄像头模组的中心距离；

10)利用双六轴精密调节装置同时调节摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组的中心距离一定；

11)完成两个摄像头模组位置的检测和调整，最后对两个摄像头模组位置进行固化。

调整摄像头模组时，调整顺序既可在每一步检测完成后对两个摄像头模组调整，也可在全部检测完成后对两个摄像头模组同时调整。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，包括一个平行光管、一个置于平行光管前端的测距相机、两个设置在平行光管两侧的LED靶标和两个与测距相机具有一定间距并与其对应的摄像头模组，摄像头模组与计算机相连，摄像头模组上分别设有六轴精密调节装置；其中：

平行光管，用于检测两个摄像头模组光轴的平行性；

LED靶标，用于检测两个摄像头模组传感器像素阵列方向的平行性；

测距相机，用于检测两个摄像头模组的中心距离；

所述两个摄像头模组对平行光管中星点进行成像，使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管中心轴；两个摄像头模组分别对两个LED靶标成像，使两个摄像头模组的传感器像素阵列方向分别平行于两个LED靶标的连线方向；测距相机对两个摄像头模组进行成像，并通过双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的位置，使两个摄像头模组之间的距离一定。

2.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，所述平行光管的口径可覆盖两个摄像头模组通光口径。

3.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，所述平行光管上设有可更换的分划板，以模拟摄像头模组对不同距离的星点成像。

4.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，所述平行光管能够模拟无穷远和有限远距离的星点。

5.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，所述摄像头模组的传感器像素阵列方向为其感光元件CCD或CMOS的感光单元的横向和纵向排列方向。

6.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，摄像头模组与相对应的采集卡相连，能够在计算机上显示摄像头模组采集的图像。

7.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，所述LED靶标对称或非对称分布在平行光管两侧，两个摄像头模组能分别同时拍摄到两个LED靶标的图像。

8.根据权利要求1所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的装置，其特征在于，所述平行光管、LED靶标和测距相机分别安装在不同高度平面上。

9.一种自适应检测和调整双摄光轴的方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)点亮两个摄像头模组；

2)开启平行光管，调整平行光管的位置至平行光管中星点模拟一无穷远目标，利用计算机记录星点在两个摄像头模组传感器靶面的像素坐标值；

3)计算机利用软件算法计算出两个摄像头模组的镜头光轴分别与平行光管中心轴的夹角，得到两个摄像头模组镜头光轴相对于平行光管中心轴的偏角值；

4)利用双六轴精密调节装置分别对两个摄像头模组的位置进行调节，使两个摄像头模组镜头光轴分别平行于平行光管中心轴；

5)两个摄像头模组分别对两个LED靶标成像，记录两个LED靶标和在摄像头模组靶面上的像素坐标；

6)计算机利用软件算法计算出两个摄像头模组传感器像素阵列方向与LED靶标连线的方位偏移量；

7)利用双六轴精密调节装置分别调节两个摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组的传感器像素阵列方向分别平行于两个LED靶标的连线方向；

8)开启测距相机，对两个摄像头模组成像，在计算机上采集图像；

9)利用特征提取、高斯滤波和轮廓检测图像处理方法对两个摄像头模组的中心位置坐标值进行提取，得到两个摄像头模组的中心距离；

10)利用双六轴精密调节装置同时调节两个摄像头模组的姿态位置，使两个摄像头模组之间的距离一定；

11)完成两个摄像头模组位置的检测和调整，最后对两个摄像头模组位置进行固化。

10.根据权利要求9所述的一种自适应检测和调整双摄光轴的方法，其特征在于，所述完成两个摄像头模组位置的调整既可在每一步检测完成后对两个摄像头模组调整，也可在全部检测完成后对两个摄像头模组同时调整。